RU2096885C1 - Method and device for ground fault protection of generator stator winding - Google Patents
Method and device for ground fault protection of generator stator winding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096885C1 RU2096885C1 RU95113247A RU95113247A RU2096885C1 RU 2096885 C1 RU2096885 C1 RU 2096885C1 RU 95113247 A RU95113247 A RU 95113247A RU 95113247 A RU95113247 A RU 95113247A RU 2096885 C1 RU2096885 C1 RU 2096885C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- current
- stator winding
- organ
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите электрических машин. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the protection of electrical machines.
Известны способы защиты генератора от замыканий в обмотке статора, заключающиеся в сравнении с уставкой разности токов по концам обмотки [1, 2] или в сравнении с уставкой тока нулевой последовательности промышленной частоты со стороны выводов генератора [3]
Способ [1, 2] реализуется в продольной дифференциальной защите генератора и обеспечивает защиту только при междуфазных коротких замыканиях. При однофазных замыканиях на землю чувствительность защиты оказывается недостаточной вследствие необходимости отстройки от токов небаланса при внешних коротких замыканиях. Значения токов небаланса в фазах могут превышать значение тока замыкания на землю.Known methods for protecting the generator from short circuits in the stator winding, consisting in comparison with the setting of the difference of currents at the ends of the winding [1, 2] or in comparison with the setting of the zero-sequence current of industrial frequency from the side of the generator terminals [3]
The method [1, 2] is implemented in the longitudinal differential protection of the generator and provides protection only with interphase short circuits. In case of single-phase earth faults, the protection sensitivity is insufficient due to the need to tune from unbalance currents with external short circuits. The values of the unbalance currents in phases can exceed the value of the earth fault current.
Способ [3] реализуется в защите, использующей трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП). Недостаток этого способа заключается в том, что защищается только часть обмотки статора. При замыканиях на землю вблизи нейтрали ток нулевой последовательности промышленной частоты близок к нулю и не обеспечивает срабатывания защиты. Кроме этого, при работе генератора на сеть с компенсированной нейтралью чувствительность защиты оказывается низкой, поскольку большая часть тока нулевой последовательности скомпенсирована дугогасительным реактором. Method [3] is implemented in protection using a zero sequence current transformer (TTNP). The disadvantage of this method is that only part of the stator winding is protected. In case of earth faults near neutral, the zero-sequence current of the industrial frequency is close to zero and does not provide protection operation. In addition, when the generator is operating on a network with compensated neutral, the protection sensitivity is low, since most of the zero-sequence current is compensated by the arcing reactor.
Известен способ защиты генератора от замыканий в обмотке статора, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что выделяют и сравнивают составляющие непромышленной частоты разности токов начала и конца обмотки статора [4] Защита срабатывает, если для указанных составляющих разность токов в одной фазе в заданное число раз превышает разности токов в других фазах. There is a method of protecting the generator from short circuits in the stator winding, selected as a prototype, which consists in isolating and comparing the components of the non-industrial frequency of the difference between the currents of the beginning and end of the stator winding [4] Protection is triggered if, for the indicated components, the current difference in one phase to the specified the number of times exceeds the difference in currents in other phases.
Известное устройство [5] реализующее способ [4] содержит измерительные преобразователи фазных токов, фильтры, подавляющие сигнал промышленной частоты, усилители сигналов фаз, выпрямители, сглаживающие элементы, нагрузочные элементы, соединенные в звезду, с элементами определения знака падения напряжения, три логических элемента И-НЕ, логический элемент И, селектор максимального сигнала, усилитель-интегратор с аналоговым ключом в цепи отрицательной обратной связи, элемент опорного напряжения, умножители, пусковой орган по напряжению нулевой последовательности, орган блокировки срабатывания и исполнительный орган. The known device [5] that implements the method [4] contains phase current measuring transducers, filters that suppress the industrial frequency signal, phase signal amplifiers, rectifiers, smoothing elements, load elements connected to the star, with voltage drop sign detection elements, three logical elements And -NOTE, logic element AND, selector of the maximum signal, amplifier-integrator with an analog key in the negative feedback circuit, the element of the reference voltage, multipliers, voltage trigger element zero howling sequence lockout body and executive body.
Недостатком способа [4] и реализующего этот способ устройства [5] является то, что при установке защиты на генераторе, имеющем тиристорную систему возбуждения, требуется отстройка от тока, потребляемого агрегатом тиристорного возбуждения, в результате чего защита оказывается недопустимо грубой. Агрегат включается на выводах генератора и потребляет резко несинусоидальный ток с высоким содержанием высших гармоник. Для обеспечения работоспособности защиты в этом случае требуется установка дополнительных трансформаторов тока до ответвления на агрегат тиристорного возбуждения. Помимо этого защита, выполненная по способу [4] не предназначена для работы при двойных замыканиях на землю с одной точкой во внешней сети, т.к. двойные замыкания характеризуются подавляющим преобладанием в токе замыкания составляющей промышленной частоты, на которую защита [4, 5] не реагирует. The disadvantage of the method [4] and the device [5] that implements this method is that when the protection is installed on a generator having a thyristor excitation system, it is necessary to detune from the current consumed by the thyristor excitation unit, as a result of which the protection turns out to be unacceptably coarse. The unit turns on at the terminals of the generator and consumes a sharply non-sinusoidal current with a high content of higher harmonics. To ensure the operation of the protection in this case, the installation of additional current transformers is required before branching to the thyristor excitation unit. In addition, the protection performed by the method [4] is not intended to work with double earth faults with a single point in an external network, because double faults are characterized by the overwhelming prevalence of the component of the industrial frequency in the fault current, to which the protection [4, 5] does not respond.
Задачей данного изобретения является создание защиты, сочетающей универсальность (благодаря способности защищать генератор, в том числе с тиристорной системой возбуждения, как от однофазных, так и от двойных замыканий с одной точкой во внешней сети) с высокой чувствительностью и достаточной простотой. The objective of this invention is to provide protection combining versatility (due to the ability to protect the generator, including with a thyristor excitation system, both from single-phase and from double faults with a single point in an external network) with high sensitivity and sufficient simplicity.
Предметом изобретения является способ защиты генератора от замыканий на землю в обмотке статора, предусматривающий выделение и сравнение разности токов начала и конца обмотки статора, отличающийся тем, что при однофазных замыканиях выделяют и сравнивают с первой уставкой составляющие высших гармоник разности токов нулевой последовательности, а при двойных замыканиях с одной точкой во внешней сети выделяют и сравнивают с второй уставкой составляющую промышленной частоты разности токов нулевой последовательности и осуществляют срабатывание защиты при превышении значения соответствующей уставки указанными составляющими разности токов нулевой последовательности начала и конца обмотки статора. The subject of the invention is a method for protecting the generator from earth faults in the stator winding, which comprises isolating and comparing the difference in the currents of the beginning and end of the stator winding, characterized in that in single-phase faults, the components of the higher harmonics of the difference in the zero sequence current difference are isolated and compared with the first setting short circuits with one point in the external network are isolated and compared with the second setpoint, the component of the industrial frequency of the difference of the zero sequence currents and carry out protection protection when exceeding the value of the corresponding setting by the indicated components of the difference of the currents of the zero sequence of the beginning and end of the stator winding.
Использование способа, характеризующегося указанной совокупностью признаков, позволяет:
обеспечить защиту генератора от двойных замыканий на землю в обмотке статора с одной точкой во внешней сети;
повысить чувствительность защиты в режиме однофазных замыканий на землю в обмотке статора при использовании в качестве датчиков тока тех же трансформаторов тока, что и для дифференциальной защиты генератора. Поскольку агрегат тиристорного возбуждения работает в системе с изолированной нейтралью, то потребляемый им ток не содержит составляющих нулевой последовательности ни промышленной частоты, ни высших гармоник. В результате не требуется отстройка от тока выпрямительного агрегата и обеспечивается высокая чувствительность как при однофазных, так и при двойных замыканиях на землю;
упростить выполнение защиты от однофазного замыкания на землю, поскольку необходим только один реагирующий орган, а не три, как в прототипе;
повысить чувствительность защиты от однофазных замыканий на землю, поскольку через реагирующий орган не протекают токи, обусловленные собственной емкостью обмоток генератора, за исключением лишь токов гармоник, кратных трем.Using the method characterized by the specified combination of features allows you to:
to protect the generator from double earth faults in the stator winding with one point in the external network;
to increase the sensitivity of protection in the mode of single-phase earth faults in the stator winding when using the same current transformers as for current sensors for differential generator protection. Since the thyristor excitation unit operates in an isolated neutral system, the current it consumes does not contain components of the zero sequence of either industrial frequency or higher harmonics. As a result, a detuning from the current of the rectifier unit is not required and high sensitivity is provided for both single-phase and double earth faults;
to simplify the implementation of protection against a single-phase earth fault, since only one reacting organ is needed, and not three, as in the prototype;
to increase the sensitivity of protection against single-phase earth faults, since currents due to the own capacitance of the generator windings do not flow through the reacting organ, with the exception of only three harmonic currents.
Предложенный способ имеет развитие, заключающееся в том, что дополнительно выделяют токи двух фаз обмотки статора, сравнивают их с заданным значением тока и блокируют срабатывание защиты при превышении заданного значения любым из выделенных токов фаз. The proposed method has a development consisting in the fact that the currents of two phases of the stator winding are additionally isolated, they are compared with the set current value and the protection is blocked when the set value is exceeded by any of the selected phase currents.
Это позволяет дополнительно повысить чувствительность защиты к токам однофазных и двойных замыканий, поскольку не требуется отстраивать защиту от токов небаланса при внешних коротких замыканиях с токами, превышающими заданное значение, определяемое наибольшим рабочим током генератора с учетом допустимой перегрузки. Токи однофазных и двойных замыканий на землю в подавляющем большинстве случаев значительно меньше рабочего тока генератора и при возникновении этих видов замыкания блокировки защиты не происходит. В тех случаях, когда ток двойного замыкания на землю может превысить рабочий ток генератора, отключение генератора от сети будет осуществлено его дифференциальной защитой. This allows you to further increase the sensitivity of the protection to single-phase and double-circuit currents, since it is not necessary to rebuild the protection against unbalance currents with external short-circuits with currents exceeding the specified value determined by the highest operating current of the generator, taking into account the permissible overload. The currents of single-phase and double earth faults in the vast majority of cases are significantly less than the operating current of the generator, and when these types of short circuits occur, protection locks do not occur. In cases where the double fault current to the ground can exceed the operating current of the generator, the generator will be disconnected from the network by differential protection.
Предметом изобретения также является устройство для защиты генератора от замыканий на землю в обмотке статора, содержащее последовательно соединенные преобразователь тока и первый реагирующий орган, включающий в себя последовательно соединенные заграждающий фильтр, усилитель, первый выпрямитель и первый сглаживающий элемент, пусковой орган, выход которого соединен с входом первого органа блокировки, а вход предназначен для подключения к датчику напряжения нулевой последовательности, первый элемент И, исполнительный орган, отличающееся тем, что введены второй реагирующий орган и элемент ИЛИ, а на выходе первого сглаживающего элемента первого реагирующего органа включен первый орган сравнения, причем вход преобразователя тока предназначен для подключения к датчику разности токов нулевой последовательности начала и конца обмотки статора, а выход преобразователя тока соединен с входом второго реагирующего органа, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом исполнительного органа, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого органа блокировки, а второй вход с выходом первого органа сравнения. The subject of the invention is also a device for protecting the generator from earth faults in the stator winding, comprising a series-connected current transducer and a first reacting element including a series-connected blocking filter, an amplifier, a first rectifier and a first smoothing element, a starting element, the output of which is connected to the input of the first locking device, and the input is designed to connect to the zero-sequence voltage sensor, the first element And, the executive body, distinguishing the fact that the second reacting organ and the OR element are introduced, and the first comparison organ is turned on at the output of the first smoothing element of the first reacting organ, and the input of the current transducer is designed to connect to the sensor the current difference of the zero sequence of the beginning and end of the stator winding, and the output of the current transducer is connected with the input of the second reacting organ, the output of which is connected to the first input of the OR element, the output of which is connected to the input of the executive body, the second input of the OR element is connected to the output to the first element And, the first input of which is connected to the output of the first blocking organ, and the second input to the output of the first comparison organ.
Приведенная совокупность конструктивных признаков обеспечивает работу защиты как при однофазных, так и при двойных замыканиях на землю с одной точкой во внешней сети и повышает отстроенность защиты от токов небаланса в режимах без замыкания. The given set of design features provides protection operation both in case of single-phase and double earth faults with one point in the external network and increases the detuning of protection from unbalance currents in non-fault modes.
Устройство имеет развитие, характеризующееся тем, что дополнительно содержит второй орган блокировки, первый элемент И снабжен третьим входом, а выход второго реагирующего органа подключен к первому входу элемента ИЛИ через вновь введенный второй элемент И, второй вход которого соединен с выходом пускового органа, а третий вход соединен с третьим входом первого элемента И и выходом второго органа блокировки, входы которого предназначены для подключения к датчикам токов двух фаз обмотки статора генератора. The device has a development characterized by the fact that it additionally contains a second locking element, the first AND element is provided with a third input, and the output of the second reacting organ is connected to the first input of the OR element through the newly introduced second And element, the second input of which is connected to the output of the starting element, and the third the input is connected to the third input of the first AND element and the output of the second blocking organ, the inputs of which are designed to connect to the current sensors of two phases of the generator stator winding.
Введение второго органа блокировки и второго элемента И позволяет при сохранении высокой чувствительности защиты не допустить ее срабатывания под действием токов небаланса при неудаленных внешних коротких замыканиях. The introduction of the second blocking organ and the second element And allows, while maintaining a high sensitivity of protection, to prevent its operation under the influence of unbalance currents with undeleted external short circuits.
Другим отличием данного устройства является то, что выход второго элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ через дополнительно введенный первый орган выдержки времени на срабатывание, а выход первого элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ через дополнительно введенный второй орган выдержки времени на срабатывание. Another difference of this device is that the output of the second AND element is connected to the first input of the OR element through an additionally inputted first time delay unit for operation, and the output of the first AND element is connected to the second input of the OR element through an additionally introduced second time delay element for operation.
Это позволяет предотвратить срабатывание защиты при кратковременных самоустраняющихся замыканиях на землю и повысить отстроенность от электромагнитных помех. This prevents the protection from tripping during short-term self-eliminating earth faults and increases the detuning from electromagnetic interference.
Еще одним развитием устройства является наиболее предпочтительное внутреннее выполнение второго реагирующего органа, заключающееся в том, что он выполнен в виде полосового фильтра на входе, дифференциального усилителя, второго и третьего выпрямителей и последовательной цепи из сумматора, второго сглаживающего элемента и второго органа сравнения на выходе, при этом входы дифференциального усилителя соединены с входом и выходом полосового фильтра подключены к входам сумматора через второй и третий выпрямители соответственно. Another development of the device is the most preferred internal implementation of the second reacting organ, which consists in the fact that it is made in the form of a bandpass filter at the input, a differential amplifier, a second and third rectifiers and a series circuit from an adder, a second smoothing element and a second comparison organ at the output, while the inputs of the differential amplifier are connected to the input and output of the bandpass filter connected to the inputs of the adder through the second and third rectifiers, respectively.
Такое выполнение второго реагирующего органа обеспечивает его срабатывание под действием составляющей промышленной частоты входного сигнала с торможением от составляющих высших гармоник, что повышает отстройку защиты от токов небаланса, вызванных насыщением трансформаторов тока. This embodiment of the second reacting organ ensures its operation under the action of a component of the industrial frequency of the input signal with braking from the components of higher harmonics, which increases the detuning of protection against unbalance currents caused by saturation of current transformers.
Предлагаемый способ и устройство связаны между собой единым изобретательским замыслом, поскольку признаки устройства обеспечивают, согласно способу, срабатывание защиты при однофазных замыканиях на землю в обмотке статора и при двойных замыканиях с одной точкой во внешней сети, а также блокировку срабатывания защиты при неудаленных внешних коротких замыканиях. The proposed method and device are interconnected by a single inventive concept, since the features of the device provide, according to the method, protection operation in case of single-phase earth faults in the stator winding and in case of double faults with one point in the external network, as well as blocking the protection actuation in case of external external short circuits .
Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1-4. The invention is illustrated by drawings of FIG. 1-4.
На фиг.1 приведена схема формирования разности токов нулевой последовательности начала и конца обмотки статора генератора и структурная схема устройства защиты (по п.3 формулы изобретения) с его подключением к датчикам тока и напряжения; на фиг.2 схема, поясняющая в дополнение к фиг.1 подключение датчиков токов фаз обмотки статора, и структурная схема устройства защиты с развитием по п.4 формулы изобретения; на фиг.3 и 4 структурные схемы устройства по п.5 и 6 формулы изобретения соответственно. Figure 1 shows a diagram of the formation of the difference in the currents of the zero sequence of the beginning and end of the stator winding of the generator and the structural diagram of the protection device (according to
Датчиком разностного тока I0 нулевой последовательности со стороны начала и стороны конца обмотки 1 статора (фиг.1 и 2) являются две трехфазные группы 2 и 3 трансформаторов тока, вторичные обмотки каждой из которых соединены на сумму токов фаз. Датчиком напряжения (3U0) нулевой последовательности является трансформатор 4 напряжения со вторичной обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник. Датчиками двух фазных токов (Ia, Ic) обмотки 1 статора (фиг.2) являются трансформаторы тока из группы 3, включенной со стороны нейтрали генератора.The differential current sensor I 0 of the zero sequence from the start and end sides of the stator winding 1 (Figs. 1 and 2) are two three-
Предлагаемый способ основан на том, что как при однофазном, так и при двойном замыкании на землю в обмотке статора ток нулевой последовательности со стороны нейтрали генератора не равен току нулевой последовательности со стороны выводов генератора. Разностный ток I0 нулевой последовательности соответствует току на землю в месте повреждения обмотки 1 и протекает через входные цепи реагирующих органов 5 и 6 защиты, первый из которых реагирует на составляющие высших гармоник, а второй на составляющую промышленной частоты.The proposed method is based on the fact that both with a single-phase and with a double earth fault in the stator winding, the zero sequence current from the generator neutral side is not equal to the zero sequence current from the generator terminals. The differential current I 0 of the zero sequence corresponds to the current to earth at the site of damage to the
Первичный ток нулевой последовательности со стороны нейтрали во всех режимах равен нулю. Вторичный ток нулевой последовательности (со стороны вторичных обмоток групп 2 и 3 трансформаторов тока), определяется суммой кратных трем гармоник вторичного тока, вызванных нелинейностью характеристик намагничивания трансформаторов тока. В режимах без замыкания и при внешних замыканиях на землю указанный ток компенсирует аналогичный ток нулевой последовательности со стороны выводом генератора и обеспечивает малый разностный ток I0, обусловленный только собственной емкостью на землю обмоток генератора. При этом через входную цепь защиты протекают только кратные трем гармоники собственного емкостного тока iс генератора, т.е. лишь часть тока iс, что повышает чувствительность защиты.The primary zero-sequence current from the neutral side in all modes is equal to zero. The secondary zero-sequence current (from the side of the secondary windings of
При однофазных замыканиях на землю в обмотке статора ток нулевой последовательности со стороны выводов генератора определяется емкостным током неповрежденных фаз во внешней сети. Этот ток не равен току нулевой последовательности со стороны нейтрали. Составляющие высших гармоник разностного тока I0, уровень которых не зависит от режима компенсации емкостного тока сети, протекая через входную цепь защиты, вызывают ее срабатывание.In case of single-phase earth faults in the stator winding, the zero-sequence current from the side of the generator leads is determined by the capacitive current of undamaged phases in the external network. This current is not equal to the neutral sequence current. The components of the higher harmonics of the differential current I 0 , the level of which does not depend on the compensation mode of the capacitive current of the network, flowing through the input protection circuit, cause its operation.
При двойном замыкании на землю с одной точкой во внешней сети ток нулевой последовательности со стороны выводов генератора практически равен составляющей промышленной частоты тока в месте повреждения обмотки статора. Разностный ток I0 нулевой последовательности, протекая через входную цепь защиты, вызывает ее срабатывание.In case of a double earth fault with a single point in the external network, the zero sequence current from the side of the generator leads is almost equal to the component of the industrial frequency of the current at the site of damage to the stator winding. The differential current I 0 of the zero sequence, flowing through the input protection circuit, causes its operation.
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, (фиг.1) содержит преобразователь 7 тока, к выходу которого присоединен вход первого реагирующего органа 5, в виде последовательно соединенных заграждающего фильтра 8, усилителя 9, выпрямителя 10, первого сглаживающего элемента 11 и первого органа 12 сравнения с первой уставкой. На выходе пускового органа 13 включен первый орган 14 блокировки. Его выход соединен с первым входом первого элемента 15 И, второй вход которого соединен с выходом органа 5. Выход преобразователя 7 соединен также с входом второго реагирующего органа 6, выход которого подключен к первому входу элемента 16 ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента 15. Выход элемента 16 соединен с входом исполнительного органа 17. Вход преобразователя 7 предназначен для подключения к датчику разностного тока I0 нулевой последовательности, а вход пускового органа 13 предназначен для подключения к датчику напряжения 3U0.A structural diagram of a device that implements the proposed method (Fig. 1) contains a
На фиг. 2 представлена схема устройства, в которой элемент 15 снабжен третьим входом, дополнительно введен второй орган 18 блокировки, а выход органа 6 подключен к входу элемента 16 через вновь введенный второй элемент 19 И, второй вход которого соединен с выходом пускового органа 13. Третьи входы элементов 15 и 19 соединены с выходом органа 18 блокировки. In FIG. 2 is a diagram of a device in which
На фиг.3 приведена схема устройства, в котором между выходом элемента 19 и первым входом элемента 16 дополнительно включен первый орган 20 выдержки времени на срабатывание, а выход элемента 15 подключен к второму входу элемента 16 через дополнительно введенный второй орган 21 выдержки времени на срабатывание. Figure 3 shows a diagram of a device in which, between the output of the
На фиг.4 дополнительно показано внутреннее выполнение второго реагирующего органа 6, в виде полосового фильтра 22 на входе, дифференциального усилителя 23, второго и третьего выпрямителей 24, 25 и последовательной цепи из сумматора 26, второго сглаживающего элемента 27 и второго органа 28 сравнения с второй уставкой на выходе. Входы усилителя 23 соединены с входом и выходом фильтра 22. Выход усилителя 23 и выход фильтра 22 подключены к входам сумматора 26 через выпрямители 24 и 25 соответственно. Figure 4 additionally shows the internal implementation of the second reacting
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Через преобразователь 7 протекает разностный ток I0, содержащий как составляющую промышленной частоты, так и высшие гармоники. В режиме без замыкания на землю, а также при внешнем замыкании на землю ток I0 является током небаланса. Сигнал с выхода преобразователя 7 поступает в реагирующий орган 5 на заграждающий фильтр 8, который выделяет составляющие высших гармоник. Далее, пройдя через усилитель 9, выпрямитель 10, сглаживающий элемент 11, сигнал поступает на орган 12 сравнения с первой уставкой. Поскольку по уставке орган 12 отстроен от токов небаланса, то на его выходе формируется сигнал логического нуля, соответствующий несработанному состоянию.The differential current I 0 flows through the
К пусковому органу 13 подводится напряжение 3U0. Орган 13, срабатывает и формирует на своем выходе сигнал логической единицы в случае, если напряжение 3U0 превысит заданное значение или третья гармоническая составляющая напряжения 3U0 возрастет не менее, чем в заданное число раз и с постоянной времени не более заданной величины. При отсутствии замыкания на землю в сети генераторного напряжения пусковой орган 13 находится в несработанном состоянии и сигнал на его выходе соответствует логическому нулю. Орган 14 предназначен для блокирования действия защиты при внешних замыканиях на землю. Он содержит элемент, запрещающий прохождение сигнала от пускового органа 13 по истечение заданной выдержки времени с момента его срабатывания при условии, что за это время не произошло срабатывание защиты. В режиме без замыкания на землю, а также после истечения заданной выдержки времени после возникновения замыкания, на выходе органа 14 формируется сигнал логического нуля.A voltage of 3U 0 is applied to the starting element 13. The organ 13, is triggered and generates a signal of a logical unit at its output if the voltage 3U 0 exceeds the specified value or the third harmonic component of the voltage 3U 0 increases no less than a specified number of times and with a time constant of no more than a given value. In the absence of an earth fault in the generator voltage network, the starting element 13 is in an unused state and the signal at its output corresponds to a logical zero. Body 14 is designed to block the protection against external earth faults. It contains an element that prohibits the passage of a signal from the trigger 13 after a predetermined time delay has elapsed since its operation, provided that no protection has been triggered during this time. In the mode without earth fault, and also after the expiration of the set time delay after the occurrence of a fault, a logic zero signal is generated at the output of the organ 14.
Через входную цепь органа 18 (фиг.2-4) протекают токи Iа, Iс двух фаз обмотки 1 статора защищаемого генератора. Орган 18 предназначен для блокирования действия защиты при неудаленных внешних коротких замыканиях, сопровождающихся насыщением трансформаторов тока, резким возрастанием их погрешностей и, вследствие этого возрастанием тока небаланса на входе преобразователя 7. При токах Iа и Iс, не превышающих заданный уровень, на выходе органа 18 формируется сигнал логической единицы, а при превышении любым из токов Iа, Iс заданного уровня выходной сигнал переходит в логический нуль.Through the input circuit body 18 (Figures 2-4) flow currents I a, I 1 with two windings of the stator phases protected.
Орган 6, реагирующий на составляющую промышленной частоты разностного тока I0, получает сигнал с выхода преобразователя 7. Этот сигнал поступает (фиг. 4) на вход полосового фильтра 22, который выделяет составляющую промышленной частоты, и на вход дифференциального усилителя 23, который вычитает из входного (для органа 6) сигнала составляющую промышленной частоты. Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 23 формируется сигнал, пропорциональный составляющим непромышленным частоты, а на выходе полосового фильтра 22 пропорциональный составляющей промышленной частоты. Сигналы выпрямляются блоками 24 и 25 соответственно, причем знаки выпрямленных сигналов противоположны. Сигнал, пропорциональный составляющей промышленной частоты тока, является рабочим сигналом, а сигнал, пропорциональный составляющим рабочей частоты тормозным. Оба сигнала суммируются с учетом знака блоком 26. Сигнал на выходе сумматора 26 увеличивается при возрастании составляющей промышленной частоты и снижается при возрастании составляющих непромышленной частоты. Торможение составляющими непромышленной частоты позволяет отстроить защиту от токов небаланса, вызванных погрешностями трансформаторов тока при их насыщении апериодической составляющей тока недостаточно для срабатывания органа 18 блокировки. Сигнал с выхода сумматора 26 сглаживается элементом 27 и поступает на вход органа 28 сравнения с второй установкой. В режиме без замыкания на землю или при внешнем однофазном замыкании ток небаланса, небольшой по величине и в процентом отношении содержащий значительное количество гармоник, создает сигнал на входе органа 28, недостаточный для срабатывания этого органа и на его выходе формируется сигнал логического нуля.The
Таким образом, в режиме без замыкания или при внешнем однофазном замыкании на землю на первом и втором входах элементов 15 и 19 присутствуют сигналы логического нуля и соответственно такие же сигналы действуют на их выходах. Сигналы логического нуля с выходов элементов 15 и 19 через органы 21 и 20 выдержки времени подводятся к входам элемента 16 ИЛИ. Его выходным сигналом также является логический нуль и исполнительный орган 17 находится в несработанном состоянии. Органы 20 и 21 создают выдержку времени только для сигналов логической единицы. Thus, in the non-short circuit mode or with an external single-phase earth fault, the logical signals of zero are present at the first and second inputs of
При однофазном замыкании на землю в обмотке 1 статора защищаемого генератора срабатывает пусковой орган 13, на его выходе формируется сигнал логической единицы, который через орган блокировки 14 передается на первый вход элемента 15. В этом режиме разностный ток I0 практически равняется току замыкания и значительно превышает предшествующий замыканию ток небаланса. Сигнал с выхода преобразователя 7, пропорциональный входному току I0, через блоки 8, 9, 10 и 11 поступает на орган 12 сравнения с первой уставкой, который формирует на своем выходе сигнал логической единицы. В этих условиях сигналы на первом и втором входах элемента 15 соответствуют логической единице. Сигнал на его выходе, при отсутствии запрета со стороны органа 18 блокировки, также соответствует логической единице и с выдержкой времени, определяемой органом 21, передается через элемент 16 на исполнительный орган 17, в результате чего защита срабатывает.In case of a single-phase earth fault in the stator winding 1 of the protected generator, the starting element 13 is triggered, a logical unit signal is generated at its output, which is transmitted through the locking element 14 to the first input of
При двойном замыкании на землю с одной точкой, находящейся во внешней сети, разностный ток I0 практически равен току замыкания. В этом режиме определяющей в токе I0 является составляющая промышленной частоты, и срабатывание защиты осуществляется через реагирующий орган 6. Если сигнал на выходе сглаживающего элемента 27, пропорциональный составляющей промышленной частоты тока, превысит уставку органа 28, то на выходе последнего формируется сигнал логической единицы. Сигналы на первом и втором входах элемента 19 соответствуют логической единице. При отсутствии запрета со стороны органа 18 блокировки на выходе элемента 19 формируется сигнал логической единицы, который с выдержкой времени, определяемый органом 20, передается через элемент 16 на исполнительный орган 17, в результате чего защита срабатывает.With a double earth fault with one point located in the external network, the differential current I 0 is practically equal to the fault current. In this mode, the component of the industrial frequency is determining in the current I 0 , and the protection is activated through the reacting
При неудаленном внешнем коротком замыкании токи на входе органа 18 блокировки превышают заданный уровень. На выходе органа 18 формируется сигнал логического нуля, который через третьи входы элементов 15 и 19 запрещают прохождение сигналов от блоков 5 и 6 на органы 21 и 20 выдержки времени, чем предотвращается возможное излишнее срабатывание защиты под воздействием повышенных токов небаланса. In the event of an external remote short circuit, the currents at the input of the
По схеме фиг.4 был изготовлен образец устройства. Проведенные лабораторные испытания показали, что максимальная чувствительность защиты к токам высших гармоник при однофазный замыканиях в обмотке статора генератора может быть доведена до 300-400 мкА по вторичной стороне трансформаторов тока, что позволяет обеспечить селективную защиту при работе на внешнюю сеть с емкостным током замыкания на землю менее 0,4% от номинального первичного тока трансформаторов тока генератора. При двойных замыканиях на землю с одной точкой во внешней сети максимальная чувствительность защиты может быть доведена до 0,02-0,03 номинального тока генератора при надежной блокировке в условиях внешних коротких замыканий и замыканий на землю. Защита может быть установлена на генераторах, имеющих тиристорную систему возбуждения, и при этом подключена к тем же трансформаторам тока, что и дифференциальная защита генератора. According to the scheme of figure 4 was made a sample device. Laboratory tests showed that the maximum sensitivity of the protection to higher harmonics currents during single-phase faults in the stator winding of the generator can be brought up to 300-400 μA on the secondary side of current transformers, which allows selective protection when working on an external network with a capacitive earth fault current less than 0.4% of the rated primary current of generator current transformers. In case of double earth faults with a single point in the external network, the maximum protection sensitivity can be brought up to 0.02-0.03 of the rated current of the generator with reliable blocking in conditions of external short circuits and earth faults. Protection can be installed on generators having a thyristor excitation system, and at the same time connected to the same current transformers as the differential protection of the generator.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95113247A RU2096885C1 (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Method and device for ground fault protection of generator stator winding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95113247A RU2096885C1 (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Method and device for ground fault protection of generator stator winding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95113247A RU95113247A (en) | 1997-06-27 |
| RU2096885C1 true RU2096885C1 (en) | 1997-11-20 |
Family
ID=20170641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95113247A RU2096885C1 (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Method and device for ground fault protection of generator stator winding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2096885C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545183C1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Device for protecting of generator stator winding against fault to ground |
| RU2640290C1 (en) * | 2017-03-29 | 2017-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" | Method of generator relay protection |
| RU2658645C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Method of protection the generator from the earth fault |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110048372B (en) * | 2018-01-15 | 2021-08-03 | 长沙理工大学 | An improved high-voltage generator stator single-phase ground fault protection method |
-
1995
- 1995-07-26 RU RU95113247A patent/RU2096885C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976, с. 314 - 315, 376 - 377. 2. Авторское свидетельство СССР N 1417095, кл. H 02 H 3/28, 1988. 3. Сирота И.М. Защита генераторов от замыкания на землю с шинными трансформаторами тока нулевой последовательности. Электрические станции, 1950, N 12, с. 27 - 31. 4. Авторское свидетельство СССР N 501445, кл. H 02 H 7/06, 1976. 5. Патент РФ N 1436173, кл. H 02 H 3/16, 1988. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545183C1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Device for protecting of generator stator winding against fault to ground |
| RU2640290C1 (en) * | 2017-03-29 | 2017-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" | Method of generator relay protection |
| RU2658645C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Method of protection the generator from the earth fault |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95113247A (en) | 1997-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040264094A1 (en) | Protective control method and apparatus for power devices | |
| US20070007943A1 (en) | Compensated current differential relaying method and system for protecting transformer | |
| DE69129761T2 (en) | Differential relay for transformer | |
| CA2007833C (en) | Method and system of transformer protection and method and system of detecting a defective winding | |
| JPS61196718A (en) | Ground-fault protector | |
| US4450497A (en) | Ultra-high-speed relay | |
| CN100461572C (en) | Floating threshold and current ratio brake combined turn-to-turn protection method for electric generator | |
| RU2096885C1 (en) | Method and device for ground fault protection of generator stator winding | |
| US4208687A (en) | Protective relay apparatus | |
| RU2050660C1 (en) | Method for detecting defective phases in power transmission line or feeder | |
| JP3199940B2 (en) | Transformer protection relay device | |
| JP7250230B1 (en) | Transformer protection relay and transformer protection method | |
| KR100460310B1 (en) | Method for operating relay for protecting transformer | |
| SU1246225A1 (en) | Device for differential current earth leakage protection of high harmonic filter in neutral system | |
| Ristic et al. | The major differences between electromechanical and microprocessor based technologies in relay setting rules for transformer current differential protection | |
| SU955329A1 (en) | Device for indicating transformer saturation mode | |
| JPH036136Y2 (en) | ||
| SU242263A1 (en) | METHOD OF PROTECTING THE UNIT GENERATOR - TRANSFORMER FROM SINGLE-PHASE ENCLOSURE | |
| JPS6327927B2 (en) | ||
| JPS6147048B2 (en) | ||
| SU945937A1 (en) | Device for protecting collecting bars of electric power plants and substations | |
| JPH11252782A (en) | Excitation rush current discriminating apparatus and method | |
| SU1688347A1 (en) | Method of protecting synchronous electric machine from internal short-circuitings | |
| RU2066910C1 (en) | Method of and device for relay protection of generator voltage circuits of directly water-cooled generator- transformer unit | |
| SU639045A2 (en) | Null sequence protection relay |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110727 |